Устройство для контроля качества цементирования обсадных колонн большого диаметра

Устройство для контроля качества цементирования обсадных колонн большого диаметра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: область геофизических исследований. Сущность изобретения: обеспечение более оптимальных условий прижима измерительных блоков скважинного геофизического прибора за счет использования собственной массы измерительных блоков и независимой работы верхнего и нижнего шарнирно-рычажных узлов прижима измерительных блоков. Устр-во содержит корпус 1, связанный со свечным мостом 2. С корпусом 1 жестко связана направляющая штанга 3, на послег.- ней установлены подвижные опоры 4-7 с шарнирно скрепленными верхними и нижними рычагами 8-11 и контактными роликами 12. Между осями роликов 12 закреплены измерительные блоки 13, а под опорами рычагов установлены пружины 14-17 заданной жесткости и рабочего хода. При опускании прибора пружина 17 сжимается под действием массы подвижной части подвеса блоков 13, Под действием массы прибор погружается в скважину, при этом мягкие пружины 14, 15 и 16 отрабатывают профиль входа. Независимое складывание и раскрытие верхних и нижних спаренных рычагов 8-11 снижает воздействие ударов и вибраций на контактные ролики 12, отрабатывая воздействие их мягкими пружинами 15 и 16.2 ил. Фиг 2

(»9) (»1) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 Е 21 В 47/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4740691/03 (22) 25.09.89 (46) 15.08.92. Бюл. ¹ 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) В.Э.Ахметзянов, Т.С.Белова и А.Б,Абдуллин (56) Комаров С.Г, Геофизические методы исследвоания скважины. M,: Недра, 1976, с.116-117.

Авторское свидетельство СССР

N 1010587, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N- 1006734, кл. Е 21 В 47/00, 1981, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ ОБСАДНЫХ

КОЛОНН БОЛЪШОГО ДИАМЕТРА (57) Использование: область геофизических исследований. Сущность изобретения: обеспечение более оптимальных условий прижима измерительных блоков скважинного. геофизического прибора за счет использования собственной массы измерительных блоков и независимой работы верхнего и нижнего шарнирно-рычажных узлов прижима измерительных блоков, Устр-во содержит корпус 1, связанный со свечным мостом 2. С корпусом 1 жестко связана направляющая штанга 3, на после .ней установлены подвижные опоры 4-7 с шарнирно скрепленными верхними и нижними оычагами 8-11 и контактными роликами 12. Между осями роликов 12 закреплены измерительные блоки 13, а под опорами рычагов установлены пружины 14-17 заданной жесткости и рабочего хода. При опускании прибора пружина 17 сжимается под действием массы подвижной части подвеса блоков 13, Под действием массы прибор погружается в скважину, при этом мягкие пружины 14, 15 и 16 отрабатывают профиль

2 входа. Независимое складывание и раскрытие верхних и нижних спаренных рычагов

8-11 снижает воздействие ударов и вибраций на контактные ролики 12, отрабатывая

Воздействие их мягкими пружинами 15 и 16.2 ил.

1754800

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и может быть использовано для контроля качества цементирования обсадных колонн большого диаметра методом рассеянного гаммаизлучения.

Известен скважинный каротажный комплекс, содержащий каротажный кабель, скважинный прибор и центратор-устройство для фиксации скважинного прибора по оси скважины при одновременном прижатии рычагов устройства с установленными на них электродами к стенке скважины, 5

Рычажный центратор, расположенный на скважинном приборе. обеспечивает не- 15 зависимо от рельефа, изменяющегося диаметра и наклона скважины центральное положение прибора в сечении скважины и необходимый контакт рычагов центратора со стенками скважины, . - 20

Жесткость рычажных центраторов для удержания веса прибора с кабелем снижает вибрационную и ударную способность прибора и повышает вероятность заклинивания прибора при несрабатывании сложных уп- 25 равляющего и исполнительного устройства, работающих в условиях агрессивной среды скважины.

Известен скважинный каротажный комйлекс, включающий каротажный кабель, пристыкованный к кабелю скважинный прибор и устройство для фиксации положения скважинного прибора в сечении скважины, например центратор или прижимное устройство. Устройство для фиксации положе30

35 ния скважинного прибора в сечении скважины установлено с возможностью его продольного перемещения относительно кабеля на участке, ограниченном снизу

45 скважинным прибором, сверху — дополнительно введенйым упором-толкателем.

Введение слабого центратора на скважинном приборе улучшает условия работы при ударах и вибрациях, однако слабый центратор в данном каротажном комплексе работает один только при спуске прибора, а при подьеме прибор стыкуется с жестким центратором, расположенным на кабеле, посредственно на прибор, снижая его вибро-и удароспособность, Жесткий центратор помимо изложенного всегда повышает вероятность заклинивания его в скважине с переменным диаметром в местах стыка труб колонны и в местах изгиба колонны при переходе на новый угол наклона, Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, со55 через который удары и вибрации, возникающие в колонне скважины, передаются не- 50 единенный подвижно со свечным мостом, подпружиненные шарнирно-рычажного типа центраторы с контактными роликами, измерительные блоки, расположенные на образующих цилиндрической поверхности, вписанной с зазором в обсадную колонну, и шарнирно закрепленные на осях контактных роликов.

Недостаток известного устройства заключен в конструкции центратора, Центратор содержит пружины, связывающие пойарно рычаги верхнего и нижнего опорного роликов, Для удержания измерительных блоков на образующей цилиндрической поверхности жесткость как минимум одной из пружин должна быть равной суммарной нормальной составляющей силы веса подвижной части рычажной системы, т.е, в рычаге, где стоит жесткая пружина, возникает контакт для передачи ударов и вибрации на корпус измерительного устройства, что снижает его ударо-и виброспособность, э также повышает вероятность возникновения: заклинивания прибора в скважине, Цель изобретения — улучшение проходимости устройства по обсадной колонне и повышение виброударопрочности измерительных блоков, Положительный эффект от применения изобретения обусловлен также расширенным диапазоном исследования обсадных колонн, поскольку устройство может работать как при максимальном раскрытии, так и в сложенном состоянии, беэ проведения каких-либо дополнительных монтажных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус с направляющей штангой, соединенной подвижно с кабелем, размещенные на штанге подвижные опоры, к которым шарнирно прикреплены нижние и верхние спаренные рычаги с контрактными роликами, между осями которых закреплены измерительные блоки, установлены пружины, одна из которых установлена под нижней подвижной опорой спаренных нижних рычагов и выполнена с жесткостью, определяемой условием

F1 — G+Fconp., две — под нижней и верхней подвижными опорами верхних спаренных рычагов и выполнены с жесткостью, определяемой условием .

1 а одна — под верхней подвижной опорой нижних спаренных рычагов и выполнена с жесткостью, определяемой условием

РЗ ) Р2, 1

1754890 где Г1, Р2, г.з — силы сжатия пружин,Н;

G — приведенный суммарный вес измерительных блоков, Н;

Fconp — сила сопротивления при движении устройства. Н; .. 5 а — допустимый угол между образующей рычага и направляющей штангой при условии максимального раскрытия устройства в колонне, град;

n — число измерительных блоков; . 10

О- допустимый угол наклона оси скважины, град;

F< — нормальная составляющая усилия, воздействующего на колонну, Н.

Использование собственного веса из- 15 мерительных блоков для их прижима к стенкам колонны скважины путем раскрытия рычагов позволяет перейти от системы цейтрирования оси устройства к системе упругого подвеса и прижима измерительных 20 блоков устройства к стенкам обсадной колонны в скважине. Пружины в известном устройстве обеспечивают работу центрирующих устройств. последние — жесткое центрирование оси устройства относительно 25 оси обсадной колонны, Система подвеса измерительных блоков позволяет раскрываться и складываться рычагам подвесной части устройства относительно нижней опоры нижнего спаренного рычага, обеспечивая 30 постоянным прижим измерительных блоков к стенке колонны, Пружина, установленная под нижнюю опору нижнего спаренного рычага, является опорной и обладает жесткостью, выбранной из условия: 35 л

Р1 + G+Fconp., к что исключает возможность провисания. прибора на вертикальном участке скважины и одновременно устраняет жесткую опору в подвесной части устройства, обеспечивая 40 т упругий подвес. Рабочие усилия дополни- 7 тельных пружин выбраны из условий: в

Fz (n F„+G sin О) и Гз <— - Рг, 1

Условия определены необходимостью обеспечения заданной нормальной составляющей усилия — усилия прижима наклон= 50 ных роликов к стенкам колонны в скважине на вертикальном участке, гарантирующегб вращение измерительных блоков относительно оси скважины и исключающего возможность проскальзывания наклонных 55 роликов при подьеме устройства, а также необходимостью исключения возможности складывания подвесной части устройства на заданном наклоне скважины, Использование собственного веса измерительных блоков для прижима последних к стенкам обсадной колонны позволяет поименять мягкие пружины для создания дополнительных усилий прижима опорных роликов к стенкам обсадной колонны в скважине и выполнить йодвес измерительных блоков упругим. Таким образом. удары и вибрации, возникающие в колонне и воздействующие на нижний ролик, гасятся на мягкой пружине, установленной над верхней опорой нижнего рычага, а воздействующие на верхний ролик гасятся йа мягких пружинах, установленных под опоры верхнего спаренного рычага.

На фиг.1 изображена кинематическая схема предлагаемого устройства, на фиг.2— скважинный прибор.

Устройство (фиг.1) содержит корпус 1 прибора, электрически и механически связанный со свечным мостом 2, С корпусом жестко связана направляющая штанга 3, на. которой установлены опоры 4-7 верхних и нижних спаренных рычагов 8-11, шарнирно закрепленных на осях наклонных роликов

12, между которыми установлены измерительные блоки 13. Под опоры установлены пружины 14- t 7, ход которых ограничен упорами 18-21. Предусмотрена возможность свободного вращения корпуса 1 относительно свечного моста 2. .Устройство работает следующим образом.

При опускании прибора в обсадную коонну скважины прибор, находясь в вертиальном положении, раскрыт, при этом пружина 17 сжимается под действием веса подвижной части подвеса измерительных блоков 13, Рычаги 11 раскрываются относиельно установившегося положения опоры . Опоры 4,5 и 6 рычагов 8,9 и 10 смещаются доль направляющей штанги 3. Выступающая кромка обсадной колонны, скользя по рычагу 7. переходит на контактные ролики

12. Под действием собственного веса прибор погружается в скважину, причем мягкие пружины 14. 15 и 16 отрабатывают профиль входа. Прибор на кабеле опускается на заданную глубину, где находится в свободном равновесном Состоянии. Вес подвижной части подвеса измерительных блоков 13 совместно с усилиями пружин 14, 15 и 16 обеспечивает максимальное раскрытие подвижной части подвеса при условии минимального усилия прижатия наклонных роликов 12 к стенкам колонны скважины.

Измерение происходит во время подьема устройства. При проведении измерений устройство перемещается по стволу скважины, при этом наклонные ролики t2, 1754890 контактируя со стенкой обсадной колонны скважины, приводят во вращательное движение корпус 1 прибора, Скручивающие усилйя гасятся на свечном мосту 2. Измерительные блоки 13 описывают прй подъеме спиральные образующие с шагом, зависящим от угла наклона роликов 12. Подвижные опоры 4, 5и6 рычагов 8,,9 и 10 скользят по направляющей штанге 3, отрабатывая" со вместно с мягкими пружинами 14, 15 и 16 возможные переходы и стыки колонны, исключая возможность заклинивания прибора.

Возможность независимого складывания и раскрытия верхних и нижних спаренных рычагов 8, 9,. 10 и 11 снижает воздействие . ударов и вибраций на контактные ролики 12, отрабатывая воздействие их мягкими пружинами 15 и 16. Детекторы измерительных блоков регистрируют кривые интенсивности рассеянного гамма-излучения no периметру колонны и глубине залегания цемента, От измерительных блоков сигналы поступают в преобразовательный блок, расположенный в корпусе 1 прибора и по кабелю передаются на поверхность — наземную пайель.;

Изобретение иллюстрируется скважинным прибором для контроля качества цементирования кондукторов и технических колонн больших диаметров, разработанным во ВНИИнефтепромгеофизике.

На .фиг.2 представлен прибор, общий вид. Прибор содержит герметичный корпус

1, внутри которого размещен электронный блок прибора с присоединенными к нему герметичными электровводами 4; направля- . ющую штангу 3, подсоединенную с помощью накидной гайки 2 к корйусу 1; шарнирно-рычажную систему. установленную на направляющей штанге 3 и содержащую рычаги 19 и 20, 20 и 23, соединенные с одной стороны с опорами 5, 13, 25 и 26, выполненными в виде втулок и установленными на направляющей штанге 3. с другой стороны рычаги 19 и 20. 20 и 23 спарены на опорах 8 и 10, на которых закреплены опор ные ролики 11; приводную систему, выполненную в виде пружин 6, 16-18 и приводных штоков 12 и 15, соединенных с опорными втулками шарнирно-рычажной системы, механическим приводом- которой служат три . идентичных измерительных башмака 9, закрепленных на опорах 8 и 10. Внутри башмака установлены радиоактивный источник

27, приемный электронно-преобразовательный блок и защитный экран с коллима5 ционными .окнами; защитный наконечник

14 с амортизационной резиновой втулкой

24.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества це10 ментирования обсадных колонн большого диаметра. содержащее корпус с направляющей штангой, соединенный подвижно с кабелем, размещенные на штанге подвижные опоры, к которым шарнирно прикреплены

15 нижние и верхние спаренные рычаги с контактными роликами, между осями которых закреплены измерительные блоки, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения проходимости устройства по обсадной ко20 лонне и повышения виброударопрочности измерительных блоков, оно снабжено пружинами, одна из которых установлена под нижней подвижной опорой спаренных нижних рычагов и выполнена с жесткостью on25 ределяемой условием 1 6 0сопр. две — под нижней и верхней подвижными опорами верхних спаренных рычагов и выполнены с жесткостью, определяемой усло30 вием

Рг (n Рн+6 $!ПО), и одна — под верхней подвижной опорой нижних спаренных рычагов и выполнена с

35 жесткостью, определяемой условием

F3 Рг, 1 где Fi, Ег, Ез — сила сжатия пружин, К;

G — приведенный суммарный вес изме40 рительных блоков, Н;

Fconp — сила сопротивления при движении устройства, Н; а — допустимый угол между образующей рычага и направляющей при условии

45 максимального раскрытия устройства в колонне, град;

n — число измерительных блоков;

О- допустимый угол наклона оси скважины, град.;

50 Рп - нормальная составляющая усилия, воздействующего на колонну. Н, 1754890

Составитель Ю. Лупичева

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор 3. Салко

Редактор M. Петрова. Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2875 .. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5